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An analytical air quality dispersion model based on a discretization of the Planetary Boundary Layer in N sub-layers is presented. In each sub-layer the diffusion-advection equation is solved by the Laplace Transform techniques, considering an average value for the vertical exchange coefficient and the wind speed. This approach allows us to conjugate the advantages of the dispersion models based on analytical solutions and the more realistic wind and eddy diffusivity profiles related to a progress in the understanding of the Planetary Boundary Layer structure. The model's performances have been evaluated using the well-known Copenhagen dataset as well as the analytical model evaluating ground level concentrations from elevated sources (Tirabassi and Rizza, 1994). Then, the application of the statistical evaluation procedure (Hanna, 1989) over the outcoming results has shown that the proposed analytical dispersion model produces a good fitting of the observational data.

Made available in DSpace on 2019-05-21T02:12:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_13165_CERTO5-pos defesa TESE final-2.pdf: 2437803 bytes, checksum: a49ff548139c9e052b66482eeee1fd14 (MD5) Previous issue date: 2019-03-22 Nesta pesquisa é proposta uma nova equação de advecção-difusão fracionária que descreve a dispersão atmosférica de contaminantes incluindo a formação de poluentes secundários (dióxido de enxofre e sulfato) e seus processos de remoção na atmosfera. Propõe-se o uso da metodologia usada por Alam e Seinfeld (1981), que utiliza álgebra linear para desacoplar o sistema de equações do poluente secundário. Para resolver as equações encontradas, usa-se o método ADMM (Advection Diffusion Multilayer Model), que consiste numa solução semianalítica baseada na discretização da camada limite planetária (CLP) em sub-camadas, de modo que a equação de difusão-advecção pode ser resolvida usando a transformada de Laplace e a técnica GITT em uma camada limite planetária verticalmente não homogênea. As simulações mostram a influência da deposição seca e úmida, incluindo a ordem da derivada, sobre a concentração dos poluentes primário e secundário, representando um avanço no entendimento do processo de dispersão de poluentes na atmosfera com menor custo computacional devido à característica semi-analítica da solução.

Made available in DSpace on 2018-08-01T23:58:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_11721_dissertacao_Yasmin_Kaore_Lago_Kitagawa.pdf: 6265726 bytes, checksum: e77678d177a9e8e2774ee316055ea661 (MD5) Previous issue date: 2018-02-26 As trocas de umidade, calor e momento ocorrem dentro da camada limite planetária (CLP) através da mistura associada aosvórtices turbulentos que influenciam as estruturas termodinâmicas e cinemáticas na baixa troposfera. Entretanto, tais vórtices operam em escalas espaço-temporais que não podem ser representadas explicitamente nas escalas de grade e nos passos de tempo empregados na maioria dos modelos numérico de mesoescala. Assim sendo, seus efeitos são expressos nestes modelos através do uso de esquemas de parametrização de CLP. Neste sentido, o presente trabalho utilizou o modelo Weather Research and Forecasting (WRF)para encontrar um conjunto de parametrização físicaque represente a circulação atmosféricada Região Metropolitana de Salvador (RMS); para isso, avaliaram-seseis esquemas de CLP disponíveis no modelo Boucheau e Lacarrere (BOU), Grenier e Bretherton (GBM), Mellor-Yamada-Janjić (MYJ), Mellor-Yamada-Nakanishi-Niino (MYNN2), Bretherton e Park (UW) e Yonsei University (YSU). A RMS foi escolhida pois não havia nenhum estudo realizando qualquer avaliação nesta área com o modelo WRF. A avaliação de desempenho do modelo foi realizada usando métricas estatísticas de erro médio (MB), raiz do erro quadrático médio (RMSE), erro médio absoluto (MAGE), coeficiente de correlação (r) e índice de concordância (IOA) entre dados simulados e observados nas estações meteorológicas de superfície da região por meio das variáveis meteorológicas temperatura do ar a 2 metros (T2), velocidade e direção do vento a 10 metros (WS10 e WD10).Esquema MYJ destacou-se para WS10 e T2 enquanto que para WD10, foram os esquemas BOU e UW. Entretanto, ressalta-se que, no geral, os resultados indicam que não houve diferenças estatisticamente significativas entre os diferentes esquemas considerados. Análises qualitativas das alturas da CLP (PBLH) e dos perfis verticais da umidade relativa, temperatura potencial e velocidade e direção do vento também foram feitas, percebeu-se que o modelo produz baixos valores de PBLH e que não produziu bons resultados dos perfis verticais para o dia selecionado.Complementarmente, um estudo de caso hipotético foi feito com o modelo CMAQ a fim de avaliar o impacto das emissões atmosféricas provenientes de chaminés industriais localizadas no polo Petroquímico de Camaçari constatando-se a escassez de informações para esses tipos de estudos na RMS; e também avaliou-se a habilidade do modelo WRF para a previsão de 24 horas do tempo durante uma Tempestade Subtropical ocorrida na região, inferindo que o modelo apresentou bons resultados para os campos de vento para o episódio em análise.

Made available in DSpace on 2018-08-01T23:57:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10920_versão final.pdf: 14674553 bytes, checksum: 16197f6832944c383f4d829964e8d95e (MD5) Previous issue date: 2017-04-06 Os modelos de qualidade do ar requerem campos meteorológicos e dados geográficos acurados para fazer a correta modelagem do transporte químico. Para este fim, na Região Metropolitana da Grande Vitória (RMGV) utiliza-se o modelo numérico de mesoescala WRF. A propriedade física e biológica da superfície terrestre tem sido afetada progres-sivamente como consequência da mudança de uso do solo. Isto deve-se principalmente a urbanização e praticas agrícolas e de floresta. No entanto, o problema de usar parâmetros como a cobertura de solo fornecidos pelo USGS e que são disponibilizados com data de atualização em 1993. Alem disso, tem-se o alto custo computacional da assimilação de dados reais (dados meteorológicos de observação) para obter previsões mais acuradas. Para o qual tem-se como objetivo principal avaliar a influência da especificação de dados de entrada referentes ao uso e cobertura da terra, juntamente com a assimilação de dados meteorológicos (observações diretas) para avaliar o desempenho do modelo WRF para a Região Metropolitana da Grande Vitória (RMGV). Como parte do trabalho de gerar dados geográfico acurados foi realizado analises de imagens de satélite. Estas fornecem dados de excelente qualidade, com informações suficientes para gerar os dados geográfico desejados. Por tanto, trabalhou-se especificamente para uma área pequena de 120km x 120km que abrange toda a RMGV e centrado na Estação Aeroporto. Por outro lado, para fazer o tratamento de dados com o objetivo de implementar a base de dados geográfico novos para a RMGV foram seguidos vários passos. Estas foram agrupados no processamento de imagens para o Uso e cobertura da terra com as 24 categorias de Uso do solo sugerido pela USGS e as equivalências para o sistema brasileiro para a área da RMGV. No entanto, para a Granulométrica e textura não teve maior problema do que acurar as informações existentes, assim como para a Topografia. De resto, para a Assimilação de dados em quatro dimensões (FDDA), o relaxamento Newtoniano ou nudging (método de assimilação de dados continuo que ajusta as variáveis dinâmicas do modelo gradualmente para as observações mediante a adição de uma ou mais equações prognosticas) foram gerados arquivos contendo relatórios dos registros de dados meteorológicos superficiais da Estação Aeroporto. Em consequência, o desempenho da modelagem da direção e velocidade do vento e temperatura, utilizando para a modelagem a base de dados geográfica atualizada teve uma leve melhora com parado com o uso da fonte de dados USGS. Embora, não todos os meses atingiram as faixas para os indicadores sugeridas para todas as estações. No entanto, para avaliar o desempenho da modelagem da direção e velocidade do vento e a temperatura para todas as estações, fazendo uso dos dados geográficos atualizados com a influência do nudging afetando o domínio d01 melhora em todos os meses. Assim, quando e utilizado a influência do nudging para domínio d01 e d02 juntos melhora as modelagens ainda mais que quando for influenciado só o domínio d02.

Made available in DSpace on 2018-08-01T23:58:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10961_Disseracao_Juan_Felipe_Medina versão final.pdf: 5540921 bytes, checksum: 29cb30573a68de47e98e5815dd80a49b (MD5) Previous issue date: 2017-04-05 Este trabalho tem como objetivo principal avaliar o desempenho das diferentes parametrizações físicas da Camada Limite Atmosférica (CLA) disponíveis no modelo meteorológico Weather Research and Forecasting (WRF) 3.6.1., com o fim de identificar qual delas representa melhor as condições meteorológicas da Região Metropolitana da Grande Vitória (RMGV) em dois meses pertences aos dois períodos estacionais mais representativos da região, inverno e verão. Para lograr dito objetivo, foram realizadas 34 simulações, onde 17 ocorreram no período de inverno (07/2010) e 17 para o período de verão (02/2010), com as quais foram avaliadas todas as parametrizações da CLA, excetuando a QNSE (Quasinormal Scale Elimination) e as MYNN (MellorYamada Nakanishi Niino) nível 2.5 e 3, com suas respectivas parametrizações da Camada Limite Superficial (CLS) disponíveis no modelo. Nestas simulações foram utilizados dois domínios aninhados onde o domínio maior tem uma resolução espacial de 5 km, formando um domínio de 5 x 5 km com 49 x 49 células que cobre todo o estado do Espírito Santo, parte do Minas Gerais, Rio de Janeiro e Bahia e o domínio menor tem uma resolução espacial de 1 km, formando um domínio de 1 x 1 km com 120 x 120 células que compreende toda a RMGV. Ambos domínios contam com uma estrutura vertical representada por 21 camadas verticais e encontram-se centrados nas coordenadas 20,25°S e 40,29°W. Foram comparados, utilizando uma série de parâmetros estatísticos, os dados simulados pelo modelo WRF obtidos nas diferentes modelagens com as variáveis meteorológicas de temperatura superficial (2 m), velocidade e direção do vento (10 m) com os dados reais medidos pelas estações pertences a Rede Automática de Monitoramento da Qualidade do Ar (RAMQAr) e o aeroporto da RMGV. Os resultados mostraram que a parametrização que melhor representou os valores das variáveis meteorológicas anteriormente mencionadas para o período de verão foi a parametrização utilizada na modelagem M_1 que corresponde aos esquemas YSU para a CLA e a MM5 melhorado para a CLS, sendo a estação Carapina a que apresenta valores simulados mais pertos aos valores reais observados. Por outro lado, para o período de inverno, a parametrização que melhor representou os valores das variáveis meteorológicas mencionadas foi a parametrização utilizada na modelagem M_12 que corresponde aos esquemas UW para a CLA e a MM5 para a CLS, sendo Cariacica e aeroporto as estações que apresentaram uma acurácia maior entre os dados simulados e os dados reais medidos. Os resultados apresentados por ambas parametrizações mostram que os melhores resultados se apresentam para a velocidade do vento, seguida da temperatura superficial e a direção do vento. Estes resultados sugerem a necessidade de testar as outras parametrizações físicas disponíveis no modelo com o fim de melhorar os resultados das predições das variáveis meteorológicas para a RMGV e assim posteriormente ter melhores resultados no momento de utilizar estes dados em modelos de dispersão.

Made available in DSpace on 2018-08-01T23:58:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10949_Dissertação Larissa.versão final em PDF.pdf: 2228624 bytes, checksum: 0b24334191d5ba2ecd42c9df13a39c25 (MD5) Previous issue date: 2017-03-31 ...

Made available in DSpace on 2018-08-01T23:58:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10406_TESE - Erick Sperandio - RevBanca - Final.pdf: 12668678 bytes, checksum: dfacbd9a3099a5a4088365e2cfd48a71 (MD5) Previous issue date: 2016-10-11 Durante o lançamento de foguetes e veículos espaciais, grandes e quentes nuvens de exaustão são geradas próximo ao solo, e são compostas por poluentes atmosféricos tais como alumina, monóxido de carbono e cloreto de hidrogênio. Este processo leva alguns segundos para ocorrer, e geralmente áreas povoadas localizadas próximas ao centro de lançamento podem ser expostas a grandes níveis de concentração de poluentes em uma janela de tempo de poucos minutos a menos de poucas horas. Devido à especificidade da representação do termo fonte que neste caso é a nuvem de exaustão e uma vez que um receptor pode ser impactado em menos de uma hora, modelos de qualidade do ar usuais não foram projetados para lidar com tal problema único. Além disso, a nuvem pode ser transportada a locais mais distantes, podendo assim impactar receptores em escalas de tempo e espaço maiores. Portanto, os centros de lançamento ao redor do mundo precisam avaliar operacionalmente o impacto de curto e longo alcance de eventos de lançamento de foguetes no ambiente através da modelagem meteorológica e de qualidade do ar. Para este fim, este trabalho apresenta o desenvolvimento de um novo modelo computacional denominado MSRED ―Model for Simulating the Rocket Exhaust Dispersion‖, que em português significa ―modelo para simulação da dispersão da exaustão de foguetes‖. Ele foi concebido com base numa solução tridimensional semi-analítica da equação de difusão-advecção, incorporando uma moderna parametrização tridimensional da turbulência atmosférica, tendo sido projetado para simular a formação, ascensão, expansão, estabilização e dispersão de nuvens de exaustão de foguetes, com o objetivo de avaliar seu impacto de curto alcance, sendo capaz de ler dados meteorológicos diretamente da saída do modelo WRF (Weather Research and Forecasting). E, para a modelagem de longo alcance e do transporte químico, o MSRED foi construído para se integrar ao modelo CMAQ (Community Multiscale Air Quality) através da geração do arquivo de condições iniciais pronto para entrada no modelo. Foram realizadas simulações e análises a fim de avaliar a aplicação deste sistema integrado de modelagem para diferentes casos de lançamento de foguetes e em diferentes condições atmosféricas, para a região do Centro de Lançamento de Alcântara (CLA, o portal espacial brasileiro). Este sistema híbrido, moderno e multidisciplinar é a base de uma estrutura de modelagem que pode ser utilizada operacionalmente em qualquer centro de lançamento do mundo para simulações e análises pré e pós-lançamento dos efeitos ambientais de operações de lançamento de foguetes.

Made available in DSpace on 2018-08-24T22:56:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_9267_Tese-final-01-02-2016.pdf: 16131994 bytes, checksum: b732f6416b2b93994a41056a9be49d47 (MD5) Previous issue date: 2015-09-03 xxx

Made available in DSpace on 2018-08-24T22:56:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_8871_TESE - FINAL - Alexandre_Magalhaes_Santiago.pdf: 7431792 bytes, checksum: 45fc8d5b0f9ef9ecfadc727f9456e258 (MD5) Previous issue date: 2015-03-31 Este trabalho teve como principal objetivo avaliar a formação e o transporte de Material Particulado na Região Metropolitana da Grande Vitória (RMGV) utilizando o The Models-3 Community Multiscale Air Quality Modeling System (CMAQ). Em particular, investigou-se a resposta de material particulado a mudanças nas fontes de emissões veiculares e industriais. No inverno de 2012 (de 22 a 31 de julho) foi realizada uma campanha experimental utilizando o LIDAR para caracterizar o comportamento da Camada Limite Atmosférica (CLA) e o SODAR para medir a estrutura vertical da atmosfera na RMGV. Também foram utilizados dados coletados pelas estações meteorológicas e de qualidade do ar da região para validação dos resultados numéricos. Os campos meteorológicos tridimensionais foram modelados utilizando o modelo meteorológico Weather Research and Forecasting (WRF) na versão 3.4.1 durante o período de 15 a 31 de julho de 2012. Fez-se uso de quatro domínios aninhados com resolução de grade 27 quilômetros (70 × 70 células), 9 km (100 x 100 células), 3 km (100 x 100 células), 1 km (células 120 x 120) e todos com 21 níveis verticais. Para as simulações com o CMAQ, utilizou-se e domínio com resolução de 1 km com corte para 79 x 61 células, o qual abrange as cidades de Cariacica, Laranjeiras, Serra, Viana, Vila Velha e Vitória. As simulações com o modelo CMAQ foram realizadas de 22 de julho a 31 de 2012 (240 horas). O modelo SMOKE foi aplicado para construir um inventário de emissões, espacialmente e temporalmente resolvido para RMGV utilizando o inventário de emissões oficial do Estado. As simulações de qualidade do ar utilizaram concentrações medidas como as condições iniciais e de fronteira. Foram utilizadas as opções AERO4 e Carbon Bond V disponíveis na versão 4.6 do modelo CMAQ para descrição dos processos de aerossol, química da fase aquosa e gasosa. Três diferentes cenários foram simulados: considerando o atual inventário de emissões (caso base), considerando a exclusão de fontes de emissões veiculares (cenário 1) e considerando a exclusão das emissões industriais (cenário 2). Os resultados apontam valores máximos de concentração de partículas sobre a Ponta de Tubarão devido à concentração industrial, entretanto, observa-se claramente a influência veicular na região. Observou-se uma queda na concentração de MP10 em relação ao caso base e nos dois cenários de redução de emissão, 85 % e 24 % para Laranjeiras, 82 % e 25 % para Enseada e 89 % e 23% para Cariacica, sem a presença de emissões veiculares e sem a presença de emissões industriais, respectivamente. Observou-se uma queda na concentração de MP2,5 em relação ao caso base foi de aproximadamente 75,4 % e 19,4 % para Laranjeiras, 74,5 % e 19,9 % para Enseada e 79,1 % e 7,8% para Cariacica, sem a presença de emissões veiculares e sem a presença de emissões industrias, respectivamente. Os resultados simulados mostraram que a fração carbonácea no material particulado da RMGV é de aproximadamente 60 % da massa total de MP10, logo os cenários simulados de supressão das principais fontes da região, causaram maiores impactos na concentração de carbono orgânico e elementar do que nas concentrações de sulfato, nitrato e amônio as quais eram muito pequenas no caso base e permaneceram sem alterações significativas. Estes resultados reforçam a necessidade de atualizar o inventario de fontes de emissão da RMGV, o qual considera a fonte veicular como principal fonte de MP na região. Políticas de controle de concentração de MP devem considerar o papel de aerossóis orgânicos e do carbono elementar, visto que estes correspondem a maior fração da massa total do MP10.

Made available in DSpace on 2018-08-24T22:56:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_8856_Lovatte2015tesefinal17-04.pdf: 5959604 bytes, checksum: 1348010b19736a67bb8f9b076bfb8502 (MD5) Previous issue date: 2015-03-31 O presente trabalho tem por objetivo estudar as estruturas do escoamento turbulento na água próximo à interface líquido-gás com deformação negligenciável e seus efeitos na transferência de compostos. A simulação das grandes escalas (LES) com modelagem dinâmica de submalha foi utilizada para a representação da turbulência usando o código FLUENT. O fluido foi considerado newtoniano, incompressível e isotérmico. O modelo matemático foi validado com dados de simulação numérica direta (DNS) da literatura. Foram realizadas simulações com números de Reynolds baseados na velocidade de fricção iguais a 150, 640 e 1280 e com números de Schmidt iguais a 1, 200 e 580 permitindo assim investigações específicas dos efeitos desses parâmetros governantes. Os resultados de validação mostraram que a metodologia é adequada na compreensão do transporte de escalar e na visualização da turbulência (estruturas coerentes). Análises qualitativas da distribuição de vorticidade, divergente de superfície, concentração instantânea de escalar e flutuação de concentração de escalar mostraram a existência de estruturas turbulentas agindo no transporte do escalar. Essas têm aspecto quase longitudinal, existindo de forma contra-rotativa e agindo na formação de movimentos verticais ascendentes e descendentes próximo à interface. A influência do número de Reynolds está principalmente associada à redução da espessura da subcamada difusiva devido ao aumento da mistura da grandeza escalar no seio do escoamento. As estatísticas da turbulência para os diferentes números de Reynolds indicam variações consistentes nos resultados do escoamento e transporte do escalar com a variação desse parâmetro. A espessura da subcamada difusiva próxima à superfície livre diminui fortemente nos casos em que o número de Schmidt aumenta. Com relação ao coeficiente de transferência de massa, entre os casos investigados, o valor máximo foi obtido para o número de Reynolds e o número de Schmidt é 1, enquanto a simulação correspondente ao número de Reynolds igual a 150 e Schmidt igual a 580 resulta no valor mínimo. Os valores intermediários do coeficiente crescem com o aumento de Reynolds e diminuem com o aumento de Schmidt.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:09:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_8483_Tese - Rafael Sartim 2014.pdf: 6120501 bytes, checksum: 1efb6fb8859664cc2f0df4054a72c8b6 (MD5) Previous issue date: 2014-08-29 x

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:09:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_8330_tese-particulas_vfinal.pdf: 12323008 bytes, checksum: f45c85cb2c7683da0dbf18ee5375be93 (MD5) Previous issue date: 2014-08-08 A presença de material particulado (MP) na atmosfera pode causar danos diretos à saúde da população. O material particulado presente na atmosfera pode ter origem em diversos processos, entre eles siderúrgico, construção civil, exploração, beneficiamento, movimentação e estocagem de materiais fragmentados e ressuspensões do solo. As pilhas de estocagem de granulados são fontes difusas de MP cuja emissão ocorre devido à erosão eólica. Um parâmetro determinante para a ocorrência de erosão eólica é a velocidade de fricção, cujo valor limite quando ultrapassado causa a movimentação de partículas, podendo ocorrer suspensão, saltos ou rolamento do MP proveniente de pilhas de estocagem. A velocidade de fricção sobre as pilhas de estocagem podem ser determinadas por meio de simulações numéricas incorporando modelos de turbulência. Uma alternativa para modelagem da turbulência é a abordagem Euleriana com o uso do modelo denominado LES (Large Eddy Simulation) e lagrangiana para análise do movimento das partículas. No entanto, para que esta análise seja feita, é necessário um modelo de emissão da pilha de estocagem. Nesse contexto, foi utilizado o modelo de emissão USEPA para pilhas de estocagem. Esse trabalho investigou a suspensão e ressuspensão de MP emitidos por pilha de estocagem devido à erosão eólica e modelo de turbulência LES WALE para reproduzir o transporte de momentum próximo à superfície. Foi utilizado o modelo USEPA de emissão de partículas e abordagem lagrangiana de movimento das partículas erodidas da pilha. As contribuições desse trabalho incluíram análises de perfis e contornos de concentrações horizontais e verticais no entorno de pilhas por meio do modelo de turbulência LES WALE e modelagem de emissão USEPA modificado (adaptado), acoplado à modelagem de dispersão lagrangiana. Essa abordagem permitiu a determinação da quantidade de partículas emitidas da pilha de estocagem na mesma ordem de grandeza de pilhas reais. Também foi possível avaliar a suspensão, deposição e ressuspensão, por meio do acompanhamento das partículas no espaço e tempo. Foram necessários desenvolvimentos de softwares para a fase de acoplamento e pós-processamento. As validações foram efetuadas com experimentos em túneis de vento em leito de partículas e em pilhas, realizados por outros autores. Os resultados demonstraram que o modelo de turbulência LES WALE integrado ao modelo de emissão USEPA modificado se mostrou boa alternativa, uma vez que o erro relativo foi de 6% em média e a zona de recirculação foi bem representada, com erro de 1,5% no ponto de recolamento em comparações com experimentos em túnel de vento de outros autores. Foi verificado que os perfis de concentrações verticais estiveram nos patamares de 10-4 g/cm3 a 10-6 g/cm3 ao longo do domínio de estudo, condizentes com a faixa da ordem de grandeza do experimento em leito de partículas de outros autores. Houve 12 vezes mais partículas suspensas do que depositadas durante o tempo de simulação. A massa de partículas que saíram do domínio variou entre 10-2 g e 10-3 g, durante 5 segundos de simulação de escoamento concomitante com dispersão. As laterais da pilha de formato oblong foram as áreas da superfície da pilha que mais emitiram partículas.

Made available in DSpace on 2018-08-24T22:53:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_8508_Dissertação versão final.pdf: 1147175 bytes, checksum: 6cc305b0b184bfe9d46cb92eb2b1fb09 (MD5) Previous issue date: 2014-07-11 xxx

Made available in DSpace on 2018-08-24T22:53:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_7763_Dissertação_Maria_de_Fatima.pdf: 1672545 bytes, checksum: ad52fad1b5712568e84d2b75f106efbf (MD5) Previous issue date: 2014-03-21 O presente trabalho apresentou simulações para a dispersão de poluentes na Camada Limite Convectiva (CLC) com uma solução semi-analítica tridimensional estacionária, obtida através da resolução da equação de difusão-advecção. A equação foi resolvida combinando as técnicas ADMM (Advection Diffusion Multilayer Method), baseada na discretização da CLC em subcamadas, onde em cada subcamada a equação de difusão-advecção é resolvida pela técnica da Transformada de Laplace e, GITT (Generalized Integral TransformTechnique), um método híbrido que resolve uma ampla classe de problemas diretos e inversos. A nova técnica é então denominada GIADMT (Generalized Integral Advection Diffusion Multilayer Technique). O objetivo foi comparar e analisar alguns coeficientes de difusão vertical, e verificar sua aplicabilidade na equação de concentração tridimensional obtida pelo método GIADMT. Foi apresentada a comparação entres coeficientes de difusão vertical (Kz) adequados à atmosfera em condições instáveis. Os resultados obtidos foram confrontados com os dados experimentais de Copenhagen (Gryning e Lick, 1984; Gryning et al., 1987; Gryning e Lick, 2002), a fim de verificar o desempenho do modelo perante as diferentes parametrizações da turbulência atmosférica. As comparações apontaram melhores resultados ao empregar a parametrização sugerida por Degrazia et al. (2001) [A].

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2014-12-11T19:29:00Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Tese. Nadir Salvador.texto completo.pdf: 9055699 bytes, checksum: f8b01cd30306d2152bf6dfae956b31c6 (MD5) Approved for entry into archive by Elizabete Silva (elizabete.silva@ufes.br) on 2014-12-12T18:40:06Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Tese. Nadir Salvador.texto completo.pdf: 9055699 bytes, checksum: f8b01cd30306d2152bf6dfae956b31c6 (MD5) Made available in DSpace on 2014-12-12T18:40:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Tese. Nadir Salvador.texto completo.pdf: 9055699 bytes, checksum: f8b01cd30306d2152bf6dfae956b31c6 (MD5) Previous issue date: 2014 O principal objetivo deste trabalho foi identificar e caracterizar a evolução diária da Camada Limite Atmosférica (CLA) na Região da Grande Vitória (RGV), Estado do Espírito Santo, Brasil e na Região de Dunkerque (RD), Departamento Nord Pas-de-Calais, França, avaliando a acurácia de parametrizações usadas no modelo meteorológico Weather Research and Forecasting (WRF) em detectar a formação e atributos da Camada Limite Interna (CLI) que é formada pelas brisas marítimas. A RGV tem relevo complexo, em uma região costeira de topografia acidentada e uma cadeia de montanhas paralela à costa. A RD tem relevo simples, em uma região costeira com pequenas ondulações que não chegam a ultrapassar 150 metros, ao longo do domínio de estudos. Para avaliar os resultados dos prognósticos feitos pelo modelo, foram utilizados os resultados de duas campanhas: uma realizada na cidade de Dunkerque, no norte da França, em Julho de 2009, utilizando um sistema light detection and ranging (LIDAR), um sonic detection and ranging (SODAR) e dados de uma estação meteorológica de superfície (EMS); outra realizada na cidade de Vitória – Espírito Santo, no mês de julho de 2012, também usando um LIDAR, um SODAR e dados de uma EMS. Foram realizadas simulações usando três esquemas de parametrizações para a CLA, dois de fechamento não local, Yonsei University (YSU) e Asymmetric Convective Model 2 (ACM2) e um de fechamento local, Mellor Yamada Janjic (MYJ) e dois esquemas de camada superficial do solo (CLS), Rapid Update Cycle (RUC) e Noah. Tanto para a RGV quanto para a RD, foram feitas simulações com as seis possíveis combinações das três parametrizações de CLA e as duas de CLS, para os períodos em que foram feitas as campanhas, usando quatro domínios aninhados, sendo os três maiores quadrados com dimensões laterais de 1863 km, 891 km e 297 km, grades de 27 km, 9 km e 3 km, respectivamente, e o domínio de estudo, com dimensões de 81 km na direção Norte-Sul e 63 km na Leste-Oeste, grade de 1 km, com 55 níveis verticais, até um máximo de, aproximadamente, 13.400 m, mais concentrados próximos ao solo. Os resultados deste trabalho mostraram que: a) dependendo da configuração adotada, o esforço computacional pode aumentar demasiadamente, sem que ocorra um grande aumento na acurácia dos resultados; b) para a RD, a simulação usando o conjunto de parametrizações MYJ para a CLA com a parametrização Noah produziu a melhor estimativa captando os fenômenos da CLI. As simulações usando as parametrizações ACM2 e YSU inferiram a entrada da brisa com atraso de até três horas; c) para a RGV, a simulação que usou as parametrizações YSU para a CLA em conjunto com a parametrização Noah para CLS foi a que conseguiu fazer melhores inferências sobre a CLI. Esses resultados sugerem a necessidade de avaliações prévias do esforço computacional necessário para determinadas configurações, e sobre a acurácia de conjuntos de parametrizações específicos para cada região pesquisada. As diferenças estão associadas com a capacidade das diferentes parametrizações em captar as informações superficiais provenientes das informações globais, essenciais para determinar a intensidade de mistura turbulenta vertical e temperatura superficial do solo, sugerindo que uma melhor representação do uso de solo é fundamental para melhorar as estimativas sobre a CLI e demais parâmetros usados por modelos de dispersão de poluentes atmosféricos. L'objectif principal de ce travail était d'identifier et de caractériser l'évolution quotidienne de la couche limite atmosphérique (CLA) dans la région de Grande Vitória (RGV), état de Espírito Santo, au Brésil et dans la région de Dunkerque (RD), département du Nord Pas-de-Calais, France, en évaluant les paramétrages utilisés par le modèle météorologique Weather Research and Forecasting (WRF) pour détecter la formation et les attributs de la couche limite interne (CLI) qui est formé par les brises marines. La RGV a un relief complexe dans une région côtière de topographie accidentée et une chaîne de montagnes parallèle à la côte. La RD a un relief simple dans une région côtière avec de petites ondulations qui ne dépassent pas 150 mètres tout au long du domaine d'études. Pour évaluer les résultats des prédictions faites par le modèle, les résultats de deux campagnes ont été utilisés; l'une a eu lieu dans la ville de Dunkerque, au nord de la France, en Juillet 2009, en utilisant un système light detection and ranging (LIDAR), un sonic detection and ranging (SODAR) bien que les données d'une station météo de surface (EMS); l'autre a eu lieu à Vitória - Espírito Santo, en Juillet 2012, en utilisant également un LIDAR, un SODAR et des données d'une EMS. Des simulations ont été effectuées en utilisant trois schémas de paramétrages pour CLA, deux de fermeture non locale, Yonsei University (YSU) et Asymmetric Convective Model 2 (ACM2); bien qu'un schéma de fermeture locale, Mellor Yamada Janjic (MYJ) et deux schémas de couche superficielle du sol (CLS), Rapid Update Cycle (RUC) et Noah. Pour la RGV et pour RD, les simulations avec les six combinaisons possibles des trois paramétrages de CLA et les deux de la couche surface del sol ont été faites pour les périodes au cours desquelles les campagnes ont été effectuées à l'aide de quatre domaines imbriqués, avec les trois plus grands carrés de dimensions latérales de 1863 km, 891 km et 297 km, des grilles de 27 km, 9 km et 3 km, respectivement, et le domaine d'étude, avec des dimensions de 81 km dans le sens Nord-Sud et 63 km dans le sens Sud-Ouest, une grille de 1 km, avec 55 niveaux verticaux jusqu'à un maximum de 13.400 m, plus concentrés près du sol. Les résultats ont montré que: a) en fonction de la configuration adoptée, l'effort computationnel peut augmenter en excès, sans une forte augmentation de la précision des résultats; b) pour la RD, la simulation en utilisant l'ensemble des paramétrages MYJ pour CLA avec le paramétrage Noah a produit la meilleure estimation en detéctant les phénomènes de CLI. Les simulations à l'aide de paramétrages ACM2 et YSU ont inféré l'entrée dela brise en jusqu’à 3 heures de retard ; c) pour la RGV, la simulation qui a utilisé les paramétrages YSU pour CLA avec le paramétrage Noah pour CLS, a fait les meilleures inférences sur la CLI. Ces résultats suggèrent la nécessité de faire des évaluations préalables à propos de l'effort computationnel nécessaire pour certains paramètres et précision des ensembles de paramétrages spécifiques pour chaque région recherchée. Les différences sont associées à la capacité des différents paramétrages pour capturer des informations superficielles d'informations globales, essentielles pour déterminer l'intensité du mélange turbulence verticale et température superficiellle du sol, ce qui suggère qu'une meilleure représentation de l'usage du sol est cruciale pour améliorer les estimations CLI et d'autres paramètres nécessaires tels que l'entrée dans des modèles de dispersion de polluants atmosphériques. The main objective of this work was to identify and characterize the daily evolution of the Atmospheric Boundary Layer in the Great Region of Vitória (RGV), state of Espírito Santo, Brazil, and the Region of Dunkerque (RD), department of Nord Pas-de-Calais, France, evaluating the accuracy of parameterizations used in Weather Research and Forecasting (WRF) model to detect the formation and attributes of Thermal Internal Boundary Layer (CLI) formed by sea breezes. The RGV has complex relief in a coastal region of rugged topography and a chain of mountains parallel to the coast. The RD has a simple relief in a coastal region with small peaks not higher than 150 meters, all along the domain of study. To evaluate the results of the predictions made by the model, the results of two campaigns were used: one held in Dunkerque-FR, in July 2009, using a light detection and ranging (LIDAR) system, sonic detection and ranging (SODAR) and a surface meteorological station (EMS) data; another one held in Vitória-BR, in July 2012, also using a LIDAR, SODAR and EMS data. The simulations were performed using three PBL parameterizations schemes, two nonlocal closure, Yonsei University (YSU) and Asymmetric Convective Model 2 (ACM2), and a local closure, Mellor Yamada Janjic (MYJ) and two land surface schemes (CLS), Rapid Update Cycle (RUC) and Noah. As per the RGV as for RD, simulations with the six possible combinations were made for the periods in which the campaigns were made, using four nested domains, with the three largest square with 1863 km, 891 km and 297 km of side dimensions, grids 27 km, 9 km and 3 km, respectively, and the study domain, with dimensions 81 km in North-South direction and 63 km in the East-West grid 1 km, with 55 vertical levels up to approximately 13,400 m, more concentrated near the ground. The results of this study showed that: a) depending on the configuration adopted, the computational effort may increase too, though without a large increase in the accuracy of the results; b) for the RD, the simulation using the MYJ and Noah parameterizations produced the best estimation for CLI. Simulations using the ACM2 and YSU parameterizations, inferred the sea breeze entry with a maximum delay of three hours; c) for the RGV, the simulation that used the YSU and Noah parameterization made the best inferences about the CLI. The results show that it is necessary to evaluate in advance the computational effort required for certain settings and the accuracy of specific sets of parameterizations for each region. The differences are associated with the ability of different parameterizations capturing surface data from global, essential information for determining the intensity of vertical turbulent mixing and surface soil temperature, suggesting that a better representation of land use is crucial to improve estimations of the CLI and other parameters as input in models of dispersion of air pollutants.

Made available in DSpace on 2018-08-24T22:53:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_5216_DISSERTAÇAO_Israel P_ Soares.pdf: 11973569 bytes, checksum: d56642dd094427494f3afbf8bd862e9a (MD5) Previous issue date: 2011-08-30 Os modelos receptores são utilizados para identificação e quantificação das fontes responsáveis pelas contribuições mássicas a partir da concentração do contaminante no receptor. Este trabalho avalia os resultados dos modelos receptores balanço químico de massa (BQM) e fatoração de matriz positiva (FMP) para dados de partículas totais em suspensão (PTS) obtidos na Estação Enseada do Suá em Vitória - ES e para os dados de partículas sedimentáveis (PS) obtidos na Região da Grande Vitória (RGV), com o intuito de investigar as dificuldades na utilização de cada modelo, bem como suas vantagens e desvantagens. O modelo BQM tem a desvantagem de necessitar dos perfis das fontes, determinados experimentalmente com amostragens em fontes e auxílio de inventários de fontes locais para ser aplicado, além de apresentar limitações quando as fontes envolvidas são colineares. Já o modelo FMP não requer os perfis de fontes, mas tem a desvantagem de precisar de elevada quantidade amostral da concentração do contaminante no receptor. Os resultados mostraram, baseados nas medidas de performance de cada um dos modelos, que os modelos foram bons para reproduzir os dados do receptor com ajustes aceitáveis. Entretanto, resultados diferentes se ajustaram as medidas de performance, afirmando a dificuldade de se trabalhar com fontes colineares. O modelo BQM utilizou para ajuste nas aplicações dos dados de PS, cerca de 20 fontes (baseado no inventário de fontes), porém muitas dessas fontes foram agrupadas para melhores resultados. Já para os dados de PTS o modelo BQM utilizou apenas 6 fontes e obteve ótimos ajustes, enquanto o modelo FMP encontrou apenas 5 tipos de fontes, mas que são consideradas representativas para a região de estudo, além de estarem em concordata com as fontes encontradas no modelo BQM. Verificou-se no modelo FMP que as espécies não características de determinadas fontes aparecem nos resultados dos perfis das fontes, o que torna ainda mais complexo a identificação das fontes, requerendo elevado conhecimento sobre a composição de inúmeras fontes. A análise de direção de ventos auxiliou na identificação das fontes do modelo BQM tornando os resultados com significado físico bem realístico em episódios específicos demonstrados no trabalho.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:09:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_5239_Leandro_Melo _de Sa_Tese_PPGEA_2011.pdf: 1619317 bytes, checksum: 7431cf22873b65867174331de17ae1c9 (MD5) Previous issue date: 2011-08-26 Os modelos de emissão de gases em estações de tratamento de esgotos (ETE) são baseados em um balanço de massa para o composto na fase líquida em cada processo de tratamento. Nesse balanço de massa são incluídos os mecanismos de remoção do composto da fase líquida (volatilização, stripping, biodegradação, oxidação química), resultantes da sua interação com o meio reacional, através de processos físicos, químicos e biológicos, típicos de cada processo de tratamento. A emissão de gases odorantes no tratamento de esgotos domésticos compreende um grande número de compostos, sendo o sulfeto de hidrogênio (H2S) o principal responsável por incômodo olfativo, devido a sua considerável taxa de emissão e ao seu baixo limite de percepção (0,5 ppb). Esse composto também é capaz de causar efeitos adversos à saúde humana podendo levar a morte em altas concentrações. Os sistemas de tratamento aeróbios de esgotos podem oxidar compostos odorantes, como o H2S, e convertê-los em compostos não odorantes. O tratamento anaeróbio de esgoto contendo sulfato pode levar a formação de H2S, que pode volatilizar para atmosfera e causar impacto ambiental. A formação de H2S é um processo no qual o sulfato atua como aceptor de elétrons durante a oxidação de compostos orgânicos, numa reação mediada por bactérias redutoras de sulfato (BRS), que reduzem sulfato em H2S. Este trabalho objetiva (1) verificar a importância do mecanismo de remoção de H2S por oxidação química em um biofiltro aerado submerso usando quatro modelos para a oxidação química do H2S; (2) investigar o efeito da velocidade do vento sobre a volatilização do H2S a partir de superfícies quiescentes em um túnel de vento e comparar com as predições de três modelos de volatilização; (3) estimar a formação de H2S na fase líquida em um reator anaeróbio (UASB), e comparar a emissão de H2S determinada experimentalmente com as predições de três modelos de emissão, considerando a formação e a volatilização de H2S no balanço de massa dos modelos de emissão. Os principais mecanismos de remoção de H2S no biofiltro foram a biodegradação e a oxidação química. A biodegradação foi o principal mecanismo de remoção de H2S quando a oxidação química foi calculada por três dos quatro modelos de oxidação química investigados. Stripping e volatilização apresentaram mínimas contribuições para a remoção de H2S no biofiltro. A velocidade de fricção mostrou fraca influência sobre o coeficiente global de transferência de massa para o H2S determinado com túnel de vento, indicando que a volatilização do H2S pode ser considerada independente da velocidade do vento quando a velocidade de fricção é menor que 0,3 m s-1. Para elevadas velocidades do vento, o H2S pode exibir volatilização dependente da velocidade de fricção, como sugerido nos modelos de volatilização. O modelo WATER9 apresentou melhor concordância com os resultados experimentais, embora tenha superestimado o coeficiente global de transferência de massa para o H2S por um fator de 4,0. Os demais modelos superestimaram o coeficiente global de transferência de massa para o H2S. A formação de H2S no reator UASB apresentou média de 412,5 g s-1, equivalente a formação média específica de 15,6 g m-3 s-1, e mostrou ser majoritariamente devido ao consumo de acetato (66%), seguida do uso de hidrogênio (25%) e da degradação de propionato (9%). Os modelos TOXCHEM+ e WATER9 exibiram melhor habilidade em estimar a taxa de emissão total de H2S no reator UASB. Os modelos de emissão investigados superestimaram a taxa de emissão de H2S no decantador do reator. Entretanto, a predição dos modelos resultou dentro do intervalo de confiança de 95% para a taxa de emissão total média do reator, em seis de doze experimentos.

Made available in DSpace on 2018-08-24T22:53:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_4955_.pdf: 2595696 bytes, checksum: 9e5cf0372c78efe4f4b26fe602407955 (MD5) Previous issue date: 2011-04-15 A presença de casas e prédios e outras construções próximas de fontes emissoras afeta o padrão de escoamento de ar e a dispersão dos contaminantes na camada limite superficial. Além disto, o tempo de média para o qual as concentrações médias do contaminante são determinadas depende da composição química do contaminante e do tempo de impacto causado. Por exemplo, para compostos odorantes, o tempo de média deve ser relacionado ao intervalo de tempo de uma inspiração (1 à 5s) ou ao intervalo de tempo para o qual os compostos odorantes causam efetivamente o incômodo. Uma das ferramentas empregadas nos estudos desses impactos são os modelos matemáticos que tem a capacidade de incluir o efeito da presença de obstáculos e de representar concentrações de curto período no escoamento. Devido à facilidade e rapidez em sua aplicação, os modelos gaussianos são muito empregados com adaptações incorporando o efeito de obstáculos e a representação de concentrações de curto período. O presente trabalho tem como objetivo avaliar os modelos CALPUFF e AERMOD, utilizando o modelo PRIME para considerar os efeitos da presença do obstáculo, e duas metodologias para a obtenção de concentrações de pico, uma que aplica um fator de ajuste no coeficiente de dispersão e outra que aplica um fator de ajuste diretamente nas concentrações para pequenos intervalos de tempo. Os resultados das modelagens foram comparados com dados obtidos em experimentos de túnel de vento, e mostraram os que os modelos tenderam a subestimar os valores de concentração próximos aos obstáculos, com o modelo AERMOD superestimando seus resultados em relação ao CALPUFF. Além disso, foi possível inferir que o modelo CALPUFF melhora o seu desempenho à medida que a distância em relação ao obstáculo aumenta. Já com relação ao modelo AERMOD, constatou-se que seus resultados melhores ocorrem parte nas regiões próximas do obstáculo, sendo superior ao CALPUFF na maioria dos casos. Entretanto, para maiores distâncias, os dois modelos estimaram resultados semelhantes. A análise das concentrações máximas médias para intervalos de tempo de curto período sugeriu que o ajuste aplicado diretamente nas concentrações nas previsões dos modelos AERMOD e CALPUFF não diferem substancialmente. Porém quando as duas metodologias são analisadas no CALPUFF, as maiores concentrações de pico são encontradas com o fator de ajuste aplicado diretamente nas concentrações, com uma diminuição da diferença entre as metodologias à medida que se tem intervalos de tempos maiores.